TOPEX卫星高度计有效波高数据分析与极值统计预报

利用TOPEX卫生高度计测量的有效波高资料，对中国近海9个海域进行了卫星主度计的C，Ku两波段测量值的比较分析与处理,出合理的有效波高数值。利用三参数Weibull分布，以渤海海域、上海附近海域和南海东部海域的作为特定区进行有效波高的极值统计预报，并进行了统计分析。     

HY-2A卫星高度计有效波高信息提取业务化算法

2011年8月16日我国成功发射了第一颗自主海洋动力环境卫星HY-2A,有效波高是其搭载的雷达高度计可获取的重要海洋动力环境参数之一。本文详细介绍了应用于HY-2A雷达高度计的有效波高信息提取业务化算法,该算法通过迭代最小二乘拟合方法提取有效波高信息。同时,基于HY-2A雷达高度计业务化运行获取的有效波高数据,分别与Jason-2卫星高度计有效波高和NDBC浮标海浪波高数据进行了比对分析。比较结果表明,HY-2A雷达高度计与Jason-2有效波高的标准偏差为-0.26m,RMS为0.58m;HY-2A高度计与NDBC浮标数据间的标准偏差为-0.22m,RMS为0.37m。结果证明了目前应用于HY-2A雷达高度计业务化运行中的有效波高信息提取算法的可行性。     

有效波高的非线性统计及在南海卫星高度计中的应用

在已获得的海浪非线性波面概率模式的基础上通过Ochi关系，导出了一种有效波高的非线性统计分布。分布表明，本研究结果既推广了有效波高的双参数对数－正态分布，又能够以波陡作为有效波高的非线性控制参量来体现概率分布形式的变化。此研究应用于南海卫星高度计的资料分析，获得了理论与现场数据较为吻合的结果。     

基于漂流浮标的南大洋卫星高度计有效波高研究

随着技术的进步和数据处理方法的完善,经过修正的卫星高度计数据已获得普遍认可.但在南大洋缺少波浪现场数据,卫星高度计在极端恶劣气候条件下获得数据的准确度仍受到一定程度的质疑.中国于2020年第36次南极考察中,在南大洋布放了一套感应耦合漂流浮标,可提供可靠的南大洋现场波浪数据.本文利用该漂流浮标2020年1月27日至9月...     

中国HY-2卫星雷达高度计有效波高真实性检验

Chinese Haiyang-2(HY-2) satellite is the first Chinese marine dynamic environment satellite. The dual-frequency(Ku and C band) radar altimeter onboard HY-2 has been working effective to provide operational significant wave height(SWH) for more than three years(October 1, 2011 to present).We validated along-track Ku-band SWH data of HY-2 satellite against National Data Buoy Center(NDBC) in-situ measurements over a time period of three years from October 1, 2011 to September 30, 2014, the root mean square error(RMSE) and mean bias of HY-2SWH is 0.38 m and(–0.13±0.35) m, respectively. We also did cross validation against Jason-2 altimeter SWH data,the RMSE and the mean bias is 0.36 m and(–0.22±0.28) m, respectively. In order to compare the statistical results between HY-2 and Jason-2 satellite SWH data, we validated the Jason-2 satellite radar altimeter along-track Ku-band SWH data against NDBC measurements using the same method. The results demonstrate the validation method in this study is scientific and the RMSE and mean bias of Jason-2 SWH data is 0.26 m and(0.00±0.26) m,respectively. We also validated both HY-2 and Jason-2 SWH data every month, the mean bias of Jason-2 SWH data almost equaled to zero all the time, while the mean bias of HY-2 SWH data was no less than –0.31 m before April2013 and dropped to zero after that time. These results indicate that the statistical results for HY-2 altimeter SWH are reliable and HY-2 altimeter along-track SWH data were steady and of high quality in the last three years. The results also indicate that HY-2 SWH data have greatly been improved and have the same accuracy with Jason-2SWH data after April, 2013. SWH data provided by HY-2 satellite radar altimeter are useful and acceptable for ocean operational applications.     

波高的长期极值统计分布

通过对国内外常用的４种极值波高分布模式的拟合与比较,得到了以下结论：（１）由于地区差异,港口工程技术规范给出的一单一模式并非具有普遍性,对同一工程应该采用多种理论分布进行计算比较,从中选择最佳模式。（２）应用麦奎尔特法拟合Ｗｅｉｂｕｌｌ分布实现了对未知参数的一举寻优,解的收敛速度快,结果稳定且精度高。同时对其它几种分布实现了资料的微机化处理;（３）本文算例用４种极值分布对不同重视值波高进行了比较,     

广西沿海年极值波高分析

经分析发现广西沿海极值波高不符合用的P－Ⅲ型分布，并分析了其符合的分布函数，结果表明对Weibull分布符合最好，为解决Weibull分布参数难于确定的问题，引入了共轭梯度法计算其参数，最终计算了多年一遇极值波高。     

基于HY-2卫星高度计机载校飞数据的有效波高信息提取及初步分析

利用HY-2卫星雷达高度计校飞数据,开展了有效波高信息提取及精度比对研究。首先对其进行波形筛选、1s平均和去噪,然后基于Hayne海面回波模型进行波形拟合,提取出波高均方根并得到有效波高,并与浮标和同轨迹的Jason-1卫星高度计有效波高进行了比较。结果表明,本次校飞其高度计测波精度存在系统偏差,初步分析可能是其数据未经仪器校正等原因导致。     

多源卫星高度计有效波高数据融合方法研究

有效波高数据融合可以弥补单颗卫星高度计数据存在的时间和空间分辨率不足的问题,为有效波高的海洋学应用提供更精确的分析资料.对反距离加权法、克里金插值法和逐步订正法等数据融合方法进行了研究,得到了适合于有效波高数据融合的模型和参数,并利用GFO,Jason-1和Envisat高度计获取的我国海域及其邻近海域有效波高数据,对不同融合方法、滤波器窗口和卫星个数等影响融合结果的因素进行了分析,结果表明:(1)融合后的有效波高分布特征与前人多年统计分析结果基本一致;(2)数据较密集时,不同融合方法的结果差别不大;(3)选择的滤波器窗口大小与时间分辨率有关,对于时间分辨率为10d的融合而言,采用2.5°×2.5°~3°×3°大小的滤波器窗口所得到的融合结果最合适;(4)参加融合的卫星个数至少为3颗.     

利用TOPEX卫星高度计资料分析东中国海的风、浪场特征

利用TOPEX卫星高度计和日本气象厅浮标观测资料,对东中国海的有效波高和风速进行比较,分析了卫星高度计资料的有效性。利用有效波高和风速的3种概率密度函数分布,结合TOPEX卫星高度计资料,并采用最大似然方法对统计分布参数进行估计,结果表明,有效波高的对数-正态概率密度分布与观测资料的直方图在有效波高的整个范围内符合较好,风速的直方图与Weibul概率密度分布符合较好。同时,分析了有效波高大于4 m的巨浪在东中国海的时空分布特征,表明巨浪多出现在冬、秋两季,平均有效波高最大值出现在夏季,且主要分布在东中国海东南部。     

波浪骑士数据在高度计有效波高检验中的再处理

以2011年10～11月南海现场试验得到的9次波浪骑士测量数据,进行波浪骑士再处理与默认计算结果比对。比对结果表明两者平均误差为0.16m,均方根误差为0.32m,分析产生误差的原因在于波浪骑士默认计算有效波高时间段的中心与卫星过境时间不统一和未进行数据质量控制。研究表明在卫星高度计有效波高产品检验中,波浪骑士测量的有效波高需要进行再处理,以达到减少卫星高度计有效波高检验误差的目的。     

有效波高的对数-Beta分布

基于非线性Beta波面分布，采用变换ξ=lnH／γ，导出了一种仅用随机波面偏度λ3和尖度λ4两个参数表示的非线性有效波高概率分布——对数-Beta分布，发展了线性海浪有效波高的双参数对数-正态分布。对比结果表明，对数-Beta分布理论曲线与其对应的实测资料符合良好。推导出的对数-Beta分布的优点是，基本参数较少且便于确定，并可由随机波面高度资料直接推导出对应的有效波高概率密度函数。     

基于SVM的海浪要素预测试验研究

采用支持向量机对海浪要素中的有效波高进行预测,采用风场和波浪场作为学习要素,对比不同特征向量对有效波高预测结果的准确度。取台湾岛东部海区作为实验区域,使用NCEP再分析的数值模式数据作为学习样本。选用支持向量分类机,建立了4组不同特征向量的模型进行海浪有效波高的预测,并对4种模型的结果进行比较和分析。实验表明,当输入的特征向量过多或过少时,会对模型的预测结果和计算效率产生不同的影响。当使用风场和波浪场共同作为特征向量进行学习时,在该区域预测结果与模式预报结果相比更接近,相关系数将近99%,均方根误差约0.2 m。     

基于SVR和LSTM算法反演散射计下有效波高研究

有效波高反演对于海洋工程及海洋环境安全具有重要意义.我国海洋二号(HY-2A)卫星载有散射计和高度计等获取海洋要素的仪器.散射计可获取海洋风场数据但无法直接获取有效波高数据,高度计可获取海洋有效波高数据但覆盖区域狭小.本文将散射计与高度计各自优势结合,利用支持向量回归(SVR)和长短期记忆(LSTM)智能算法反演散射计...     

大西洋波高熵的分布变化规律研究

使用1992年10月-1998年12月连续75个月、230个重复周期的Topex／Poseidon卫星高度计有效波高资料，对南北大西洋波高熵的空间分布特征和时间变化规律进行了研究，统计分析了大西洋波高熵的多年的空间分布特征和多年各月的时间变化规律。结果表明，大西洋波高熵呈现出中间低、南北高的马鞍形空间分布特征和明显季节变化的规律，与大西洋的平均有效波高、气候的地理分布以及大气活动分布特征和变化规律相一致。     

Prediction of Extreme Significant Wave Height from Daily Maxima

For prediction of the extreme significant wave height in the ocean areas where long term wave data are not available, the empirical method of extrapolating short term data (1-3 years) is used in design practice. In this paper two methods are proposed to predict extreme significant wave height based on short-term daily maxima. According to the da-a recorded by the Oceanographic Station of Liaodong Bay at the Bohai Sea, it is supposed that daily maximum wave heights are statistically independent. The data show that daily maximum wave heights obey log-normal distribution, and that the numbers of daily maxima vary from year to year, obeying binomial distribution. Based on these statistical characteristics, the binomial-log-normal compound extremum distribution is derived for prediction of extreme significant wave heights (50-100 years). For examination of its accuracy and validity, the prediction of extreme wave heights is based on 12 years' data at this station, and based on each 3 years' data respectively     

太平洋波高熵的分布变化规律研究

使用1992年IO月到1998年12月连续共75个月、230个重复周期的Topex／Poseidon卫星高度计有效波高资料，对南、北太平洋波高熵的空间分布特征和时间变化规律进行了研究。统计分析了太平洋波高熵的多年的空间分布特征和多年各月的时间变化规律。结果表明，太平洋波高熵呈现出中间低、南北高的马鞍形空间分布特征和明显季节变化的规律，与太平洋的平均有效波高和气候分布特征和变化规律相一致。给出了南北太平洋模拟波高熵的计算公式及计算稳定性检验。     

嵊泗地区风浪分布及其时间变化分析

通过对嵊泗地区实测波浪资料的分析,探讨了嵊泗地区的风浪分布形式。并且依据1992年12月至2002年8月的TOPEX卫星高度计资料给出了本地区长期有效波高的时间变化,为该地区海洋减灾防灾和工程设计提供了科学依据。     

Assessment of SARAL/AltiKa Wave Height Measurements Relative to Buoy,Jason-2, and Cryosat-2 Data

SARAL/AltiKa GDR-T are analyzed to assess the quality of the significant wave height (SWH) measurements. SARAL along-track SWH plots reveal cases of erroneous data, more or less isolated, not detected by the quality flags. The anomalies are often correlated with strong attenuation of the Ka-band backscatter coefficient, sensitive to clouds and rain. A quality test based on the 1 Hz standard deviation is proposed to detect such anomalies. From buoy comparison, it is shown that SARAL SWH is more accurate than Jason-2, particularly at low SWH, and globally does not require any correction. Results are better with open ocean than with coastal buoys. The scatter and the number of outliers are much larger for coastal buoys. SARAL is then compared with Jason-2 and Cryosat-2. The altimeter data are extracted from the global altimeter SWH Ifremer data base, including specific corrections to calibrate the various altimeters. The comparison confirms the high quality of SARAL SWH. The 1 Hz standard deviation is much less than for Jason-2 and Cryosat-2, particularly at low SWH. Furthermore, results show that the corrections applied to Jason-2 and to Cryosat-2, in the data base, are efficient, improving the global agreement between the three altimeters.